Шта су меки роботи?
Мека роботика је специфична грана роботике која се бави
Мека роботика у великој мери зависи од тога какокако се живи организми крећу и прилагођавају свом окружењу. За разлику од робота направљених од крутих материјала, мекани роботи пружају повећану флексибилност и прилагодљивост за обављање задатака, као и повећану сигурност при раду са људима. Ове карактеристике му омогућавају да се користи у медицини и индустрији.
Мека роботика углавном дизајнирароботи у потпуности направљени од меких материјала. Као резултат, добијени роботи подсећају на бескичмењаке као што су црви или хоботнице. Симулација кретања таквих робота је тежак задатак. Чињеница је да је за такве процесе неопходно применити методе механике континуума. Због тога се меки роботи понекад називају континуум роботи.
Подсетимо, механика континуума - одељакмеханика, физика континуума и физика кондензоване материје, посвећена кретању гасовитих, течних и деформабилних чврстих тела, као и интеракцијама сила у таквим телима.
Хибриди меких и тврдих робота
Да би проучавали биолошке феномене, научници стварају меке роботе по угледу на живе организме и спроводе експерименте које је тешко извести на стварним организмима.
Међутим, постоје крути роботи који су такође способни за континуирану деформацију, као што је робот змија.
Меке конструкције се могу користити као деовећи крути робот. Роботски мекани ефектори за хватање и манипулацију предметима пружају предност. Поента је да не уништавају ломљиве предмете.
Такође је могуће направити хибрид меко-тврдороботи који имају унутрашњи крути оквир и спољашње меке елементе. Мекани елементи могу имати много функција: и механизме који делују налик животињским мишићима, и материјал за амортизовање како би се осигурала безбедност у судару са људима.
Робот на точковима са меким ногама и могућношћу кретања по земљи.&нбсп;
Фото: Али Садегхи, Алесио Мондини, Емануела Дел Дотторе, Ананд Кумар Мисхра и Барбара Маззолаи
Мекани роботи се могу савити у било који обликформу. Направљени су од веома меког материјала, укључујући наноматеријале. То их чини више сличним деловима људског тела, као што су мишићи. У ствари, могло би се рећи да ови роботи скоро оживљавају уз помоћ наноматеријала.
Упркос великом броју истраживања у области меких робота, инжењери су још увек на самом почетку свог пута. Међутим, стручњаци предвиђају да ће до 2024. године њихово тржиште достићи 2,16 милијарди долара.
По чему се меки роботи разликују од обичних робота?
Метални роботи су много ограниченији. Дизајнирани су са брзином и прецизношћу на уму, што их чини идеалним за ствари као што је рад на монтажној линији. Али нису све толико универзалне.
Меки роботи се разликују од индустријских иликолаборативни роботи по томе што је њихова конструкција направљена од меких, савитљивих материјала. Њихов дизајн се веома разликује од било ког другог облика робота, а слично мекани роботи обављају веома различите функције.
Већина меких робота је још увек унутрау раним фазама развоја, а први меки робот развио је 2011. године професор са Харварда Џорџ Вајтсајдс. Од тада, број и типови меких робота су драматично порасли. Иако су можда неколико година удаљени од њихове стварне комерцијалне одрживости, они и даље представљају узбудљиву технологију са великим потенцијалом.
Мекани роботи - узбудљива иновација у светуроботика. Горе наведених пет типова меких робота може имати највећи комерцијални потенцијал од свих типова меких робота који се тренутно развијају.
За разлику од индустријских или колаборативних робота, меки роботи служе за широк спектар примена.
Како се користе меки роботи?
Привлачност меких робота лежи у њиховој флексибилности и свестраности.
6 обећавајућих врста меких робота
Постоји много различитих типова меких робота, али постоји 6 различитих апликација које обећавају највећи комерцијални потенцијал.
- Роботски мишићи:&нбсп;тренутно се развија неколико типовамекани роботи који ће деловати као роботски мишићи. Један од прототипова који највише обећава инспирише оригами. Његова пресавијена структура може подићи 1.000 пута већу своју тежину и скале од неколико милиметара до једног метра у дужину. Поред тога, научници сада раде на стварању робота у наноразмери од ДНК.
- роботи за пењање:ове врсте робота имају много потенцијалапримене у распону од инспекције и одржавања зграда до операција потраге и спасавања. Једна верзија меких робота за пењање има закривљени дизајн, слично као гусеница. Ово му омогућава да пузи горе-доле по структурама различитих величина.
- Јестиви роботи. Први пројекат таквих робота&нбсп;креирао школски тим у Филаделфији за годишње такмичење у мекој роботици. Ови биоразградиви роботи могу безбедно да испоруче лекове у различите делове тела.
- Роботи који се могу носити.Ови биомиметички уређаји могу помоћипацијент на физичкој рехабилитацији. Меки робот опонаша природно кретање тела где год да се налази, помажући пацијенту да поврати нормалну моторичку функцију.
- Протетски роботи.За креирање се могу користити меки роботиврхунска протетика за људе којима недостају удови или делови тела. Често се технологија меке роботике користи на крају протетске руке за деликатније и прецизније хватање предмета.
- Астронаутски роботи.&нбсп;НАСА научници сугеришу да ће једног дана летети на површини Марса. Други већ дизајнирају роботе који ће радити у најтеже доступним деловима људског тела.
Иако се мекани роботи такође могу користити уу индустријском окружењу - посебно као колаборативни роботи (познати и као "коботи") који раде са људима, једва да се ту заустављају.
Први мекани аутономни робот на свету
Научници са Харварда су 2016. користилитечна силиконска гума за развој Оцтобота, првог меког аутономног робота на свету. Инспирисани хоботницама, ови мекани роботи могу да се окрећу и превазиђу препреке које можда нису могуће за оштре, круте металне роботе попут оних приказаних у „Терминатору“ или „Ратовима звезда“.
Изненађујуће, Оцтобот је јефтинији за производњу,него латте, и кошта само 5 центи да га допуните горивом. Може се замислити стотине јефтиних меких робота који се шаљу да истраже мјесто догађаја, превазиђу препреке и уска грла како би помогли у операцији спашавања.
„Главни циљ меке роботике није стварањеултра-прецизне машине јер их већ имамо“, рекла је биомедицински инжењер Јада Гербони у свом ТЕД говору 2018. "И да роботе учинимо способним да издрже неочекиване ситуације у стварном свету."
Меки роботи у медицини
Меки роботи се могу користити каохируршки и медицински инструменти (посебно ендоскопи). Њихова предност је што се лакше крећу кроз структуре тела него што то могу традиционални инструменти. Ово даје лекарима јаснију слику о делу тела пацијента који желе да прегледају.
Потпуно мека роботска одећа која може помоћи људима да се крећу је корак ближе стварности са развојем новог флексибилног и лаганог система напајања за меку роботику.
Откриће које је направио тим из БристолаУниверзитет, могао би утрти пут за помоћне уређаје који се могу носити за особе са инвалидитетом и оне који пате од дегенерације мишића узроковане годинама. Студија је објављена данас уСциенце Роботицс.
Нова танка и лагана пумпа величине кредитне картице. Заслуге: Тим Хелпс, Универзитет у Бристолу.
Мекани роботи су направљени од савитљивих материјала,који се може растегнути и увијати. Ови материјали се могу користити за прављење вештачких мишића који се контрахују када се ваздух упумпа у њих. Мекоћа ових мишића омогућава употребу потпорне одеће. Међутим, до сада су ове пнеуматске вештачке мишиће покретале конвенционалне електромагнетне (моторне) пумпе, које су гломазне, бучне, сложене и скупе.
Истраживачи у Бристол СофтЛабуи лабораторија за роботику Бристол, коју води професор роботике Џонатан Роситер, успешно су демонстрирали нову електро-пнеуматску пумпу која је мека, флексибилна, јефтина и лака за производњу.
У чланку, тим описује како нови софтПумпа величине кредитне картице може да покреће вештачке мишиће са ваздушном бешиком и пумпањем течности. Тим такође наводи своје следеће кораке да моћну одећу претворе у стварност.
Исто тако, титанијумски полимери на бази угљеникаможе се користити у комбинацији са синтетичким полимерима за стварање ултра танких вештачких мишића. Ова технологија је демонстрирана у уметничким репродукцијама плесних лептира, лепршавих листова и расцветалог цвећа на Корејском напредном институту за науку и технологију.
Како функционишу меки роботи?
Мекани роботи специјално дизајнирани заимитације живота, често морају бити подвргнути цикличном стресу када се крећу или обављају било који други задатак. На пример, у случају горе описаног робота налик миноги или сипи, за кретање би била потребна електролиза воде и паљење гаса, што би резултирало брзим ширењем да би робот покренуо напред. Ово понављајуће и експлозивно ширење и контракција ће створити интензивно циклично оптерећење на одабраном полимерном материјалу. Робот под водом у Европи би било скоро немогуће поправити или заменити, тако да се мора водити рачуна о одабиру материјала и дизајна који минимизира појаву и ширење заморних пукотина. Посебно, материјал треба изабрати са границом издржљивости или фреквенцијом амплитуде напона изнад које карактеристика замора полимера више не зависи од фреквенције.
Пошто су меки роботи направљени од мекогматеријала, температурни ефекти се морају узети у обзир. Напон течења материјала тежи да опада са температуром, а код полимерних материјала овај ефекат је још израженији. На собним и вишим температурама, дуги ланци у многим полимерима могу да се растежу и клизе један дуж другог, спречавајући локалну концентрацију напрезања у једној области и чинећи материјал пластичним. Али већина полимера пролази кроз дуктилну до крхку прелазну температуру испод које нема довољно топлотне енергије да дуги ланци реагују на овај дуктилни начин, а уништење је много вероватније. Верује се да је тенденција да полимерни материјали постану ломљиви на нижим температурама узрок катастрофе шатла Челенџер и треба је схватити веома озбиљно, посебно за меке роботе који ће бити уведени у медицину. Прелазна температура дуктилне у крхку не мора да буде она која се може сматрати „хладном“, а у ствари је карактеристика самог материјала, у зависности од његове кристалности, жилавости, величине бочне групе (у случају полимера) и др. Фактори.
Недостаци технологије
Меки роботи нису без својих недостатака.Конкретно, научници су открили да се актуатори флуида - уређаји који заправо анимирају роботе - споро укључују због огромне количине течности која је потребна за кретање, или зато што је њихов проток успоравају различите структуре унутар уређаја (као што су цеви и вентили ).
Међутим, истраживачи са Харварда се развијајузаобилазно решење. Напомињући да савијање таквих играчака ослобађа много енергије, дизајнирају погоне са два поклопца који се увлаче, један у другом. Када се спољашњи поклопац надува, притисак се ствара на унутрашњем поклопцу. Када се савија, ослобађање енергије покреће уређај.
Меки роботи имају то потенцијалпротеже до Марса и назад, и они ће несумњиво постати велики део друштва у наредним годинама. Њихове могућности су ограничене само људском маштом.
Меки роботи и људи
Роботи са меким телом нуде могућност дасоцијалне и тактилне интеракције између људи и робота, које захтевају пажљиво сагледавање могућности непримерених емоционалних везаности, као и личног и друштвено деструктивног понашања корисника. Етичка питања везана за интеракцију човека и робота, и како она треба да допринесу дизајну меке роботике у контексту друштвене интеракције, разматрају се у чланку за часопис Софт Роботицс.
Тхомас Арнолд и Маттхиас Сцхоитз, Универзитет Туфтс,Медфорд, Масачусетс, коаутор је чланка под насловом „Тактилна етика меке роботике: интелигентни дизајн за интеракцију човека и робота“. Они истражују широк спектар тема, укључујући способност меких робота да додирују и комуницирају са својом околином, потенцијалне ризике формирања једносмерних људских емоционалних веза са роботима и за шта би друштвени роботи требало да буду дизајнирани. Да би илустровали нека од етичких питања везаних за меку роботику и потенцијалне ризике за друштво, аутори разматрају пример сексуалних робота.
Доктори Арнолд и Сцхоитз предлажу три уобичајенапринцип развоја меке роботике у контексту друштвене личности и робота. Они подстичу заједницу меке роботике да се позабави овим етичким питањима као начином за побољшање квалитета и ефикасности интеракције човека и робота. „Технологија меких робота ће нам ускоро донети машине које директно комуницирају са људима; важно је да почнемо да размишљамо о утицају који они могу имати на друштвене ситуације. Овај рад описује нека од кључних питања и пружа одличне смернице за озбиљну дискусију о односу човека и робота“, закључује др Бари А. Тример, који води Лабораторију за неуромеханику и биомиметичке уређаје на Универзитету Тафтс у Медфорду, Масачусетс. .
Прочитајте такође
Створена је прва тачна мапа света. Шта није у реду са свима осталима?
Погледајте Хуббле-ове фотографије планетарних маглина.
Физичари су створили аналог црне рупе и потврдили Хокингову теорију. Куда води?